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Fachbereich Agrarwirtschaft und Lebensmittelwissenschaften

Fachgebiet Pflanzenernährung und Bodenkunde

Prof. Dr. Bernhard Seggewiß

Bachelor-Studienarbeit

„Bor in der Natur, in landwirtschaftlich genutzten

Böden und im Rapsanbau“

Von

Hans-Martin Lüth

Februar 2010

urn:nbn:de:gbv:519-thesis2010-0053-2

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Inhaltsverzeichnis

� Abbildungsverzeichnis 4

�� Tabellenverzeichnis 5

��� Abkürzungsverzeichnis 5

1 Einleitung 6

2 Bor in der Natur 7

2.1 Historie und Wachstum des Borverbrauchs in der Landwirtschaft 7

2.2 Vorkommen und Eigenschaften 8

2.3 Physiologische Rolle des Bors in der Pflanze 11

2.3.1 Bormangel 13

2.3.2 Bortoxizität 16

3 Bor in landwirtschaftlich genutzten Böden 20

3.1 Verfügbarkeit von Bor in landwirtschaftlich genutzten Böden 20

3.2 Einflussfaktoren auf die Verfügbarkeit von Bor im Boden 21

3.3 Bestimmungsmethoden des pflanzenverfügbaren Borgehalts und

anzustrebende Borgehalte in landwirtschaftlich genutzten Böden 24

4 Bor im Rapsanbau 27

4.1 Bedeutung des Bors im Rapsanbau 27

4.2 Bordüngung im Raps 31

4.2.1 Bodendüngung 31

4.2.2 Blattdüngung 33

4.3 Einfluss der Bordüngung auf den Rapsertrag 35

5 Fazit 37

6 Zusammenfassung der Arbeit 38

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7 Literaturverzeichnis 40

7.1 Bücher und Zeitschriften 40

7.2 Onlinequellen 42

8 Eidesstattliche Erklärung 43

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� Abbildungsverzeichnis

Abb. 1 Futterrübenblattstiel mit Narbenbildung auf der Stieloberseite infolge von

Bormangel 16

Abb. 2 Aufgeschnittene Zuckerrübe (Beta vulgaris saccharifera) links: „wasserfleckiges“

Gewebe, Mitte: Höhlenbildung, rechts: Herz- und Trockenfäule durch Borman-

gel 16

Abb. 3 Querschnitt durch Zuckerrüben (Beta vulgaris saccharifera) links: kranke Rübe,

rechts: gesunde Rübe 16

Abb. 4 Einzelpflanze der Sommergerste (Hordeum vulgare) mit charakteristischen

Symptomen von Borüberschuss 19

Abb. 5 Blätter von Sommergerste (Hordeum vulgare) mit stark ausgeprägten Borüber-

schusssymptomen: braunen, nekrotischen Flecken, vorwiegend entlang der

Blattränder und in den chlorotisch aufgehellten Blattspitzen 19

Abb. 6 Borüberschusssymptome bei Zuckerrüben (Beta vulgaris saccharifera) in einem

Gefäßversuch mit + 10 ppm Bor 19

Abb. 7 Bormangel bei Raps (Brassica napus); Symptome: eingerollte jüngere Blätter

und rot-violette Verfärbung von Unterseite und Rand eines älteren Blattes 29

Abb. 8 Bormangel bei Raps (Brassica napus); Symptome: verdickte Stängel und

Blattstiele mit zum Teil verkorkten Längsrissen, Verbräunungen und

Hohlräumen 29

Abb. 9 Bormangel bei Raps (Brassica napus); Symptome: gehemmte und verkümmerte

Blütenbildung 29

Abb. 10 Bormangel bei Raps (Brassica napus); Symptome: verkümmerte und samenlose

Schoten 29

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�� Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Borgehalt in der Natur 8

Tabelle 2 Einfluss von Bor auf die Keimung von Machorkapollen 11

Tabelle 3 Vergleich von TSG und TEG ausgewählter Nutzpflanzen 17

Tabelle 4 Gehaltsklassen zur Beurteilung des Borversorgungszustandes von Acker-

böden 25

Tabelle 5 Gehaltsklassen zur Bestimmung des Borversorgungszustandes von anmoori-

gem und moorigem Boden nach der Heißwasserextraktionsmethode von

Berger und Truog 26

Tabelle 6 Empfehlung zur Bodendüngung mit Bor im Rapsanbau 32

Tabelle 7 Zeitpunkt der Bordüngung und Einfluss auf den relativen Kornertrag 35

��� Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung Erläuterung Abkürzung Erläuterung

a Jahr S. Seite

Abb. Abbildung t Tonne

B Bor Tab. Tabelle

dt Dezitonne TS Trockensubstanz

g Gramm

GUS Gemeinschaft Unabhängiger Staaten

ha Hektar

i.d. TS in der Trockensubstanz

kcal Kilokalorien

kg Kilogramm

l Liter

m3 Kubikmeter

mg Milligramm

ppm parts per million

s. siehe

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1 Einleitung

Die Welternährung nimmt auch im Jahr 2010 eine wichtige Rolle ein. Es gibt noch zahlreiche

Länder, in denen die Menschen hungern, weil nicht genug Nahrungsmittel zur Verfügung stehen.

Dies ist hauptsächlich in Entwicklungs- und Kriegsländern der Fall, da das Geld, die oft veraltete

Produktionstechnik, die Niederschlagsmengen, der Nichteinsatz von Düngemitteln, das Know

How der Farmer und noch viele andere Faktoren für entsprechend hohe Erträge auf den land-

wirtschaftlich genutzten Flächen nicht ausreichen. Obwohl die weltweite landwirtschaftliche

Produktion rein rechnerisch zur Ernährung eines jeden Menschen mit 3000 kcal und 80 g Eiweiß

pro Tag ausreicht, sterben trotzdem noch tausende Menschen am Tag durch die Folgen der Unte-

rernährung, weil Nahrungsmittel in vielen Ländern der Welt sehr knapp und für einen Großteil

der Bevölkerung zu teuer sind. Ziel ist es daher in der Zukunft, die bedarfsgerechte, gesunde

Ernährung der Bevölkerung mit hochwertigen Nahrungsmitteln und die Bereitstellung von Rohs-

toffen für die Industrie durch die eigene landwirtschaftliche Produktion abzusichern. Dazu ist es

vor allem in den Entwicklungsländern notwendig, über die Intensivierung der Pflanzenprodukti-

on eine wesentliche Steigerung des Ertragsniveaus sowie eine Stabilisierung der Erträge zu

erreichen. Um dies auf den meistens durch Monokulturanbau ausgelaugten Böden durchsetzen

zu können, müssen Düngemittel eingesetzt werden, um dem Boden die entzogenen Nährstoffe

wieder zuzuführen. Nur durch diese Maßnahme und durch eventuelle Bewässerung in trockenen

Gebieten, können diese Länder langfristig ihre eigene Versorgung mit landwirtschaftlichen Pro-

dukten sichern. Ein Nährstoff, der möglicherweise zu einer besseren Entwicklung und Ertrags-

bildung der Pflanzen beiträgt, ist das Spurenelement Bor.

Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag über die Wichtigkeit dieses Elementes für die Pflan-

zenentwicklung, vor allem für Nutzpflanzen auf landwirtschaftlich genutzten Böden leisten.

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2 Bor in der Natur

2.1 Historie und Wachstum des Borverbrauchs in der Landwirtschaft

Borverbindungen sind bereits seit Jahrtausenden bekannt. Im alten Ägypten wurde zur Mumifi-

zierung Natron eingesetzt, was unter anderem auch Borverbindungen enthielt. Im Kaiserreich

China und im antiken Rom wurden Borverbindungen zur Herstellung von Glas genutzt. Erst im

Jahr 1808 konnten die französischen Chemiker Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850) und

Louis Jacques Thenard (1777 – 1857) reines Bor durch Reduktion mit Kalium herstellen. Zeit-

gleich gewann der Engländer Sir Humphry Davy (1778 – 1829) durch Elektrolyse von Borsäure

reines Bor. Ursache für diese späte Entdeckung war, dass Bor auf Grund seiner hohen Sauers-

toffaffinität hohe Temperaturen für die Reduktionsprozesse benötigt. Und auch dann bleiben

nach der Reduktion des Sauerstoffes noch Oxidreste zurück (Möllinger, 1976; Seilnacht, 2002).

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts befassten sich Wissenschaftler wie Peligot (1876), Archangeli

(1885) und Hotter (1890) näher mit diesem Element. Sie konnten aber, wie andere Forscher in

den folgenden Jahren auch, nur Schädigungen an Pflanzen durch Bor feststellen, da die Konzent-

rationen in den Versuchen zu hoch angesetzt waren. Bor wurde zu dieser Zeit wegen seiner ho-

hen negativen Wirksamkeit, auch in geringen Mengen, als giftiges Element angesehen (Kataly-

mow, 1969).

In der Landwirtschaft wurde der Bor-, beziehungsweise der gesamten Mikronährstoffversorgung

bis in die 1950er Jahre keine große Aufmerksamkeit geschenkt. Grund dafür waren die geringen

Hektarerträge der Ackerkulturen, die auch ohne zusätzliche Mikronährstoffdüngung erzielt wer-

den konnten. Die Versorgung konnte durch die Verwitterung und Mineralisierung der dem Bo-

den zugeführten organischen Substanz weitestgehend gedeckt werden (Katalymow, 1969).

In der heutigen Landwirtschaft hat die zusätzliche Versorgung der Ackerflächen mit Mikronähr-

stoffen (Spurenelementen) eine wichtige Rolle übernommen, denn deren Verbrauch ist aufgrund

der Züchtung neuer Sorten mit wesentlich höheren Hektarerträgen deutlich angestiegen. Somit

ist durch den erhöhten Bedarf an Mikronährstoffen eine zusätzliche Düngung bei der Erzeugung

landwirtschaftlicher Nutzpflanzen sehr wichtig. Bor ist neben Kupfer, Mangan, Molybdän, Zink

und anderen Spurenelementen vor allem im Anbau von dikotylen (zweikeimblättrigen) Nutz-

pflanzen wie Raps und Zuckerrüben unerlässlich, da es hier bei unzureichender Borversorgung

zu erheblichen Ertragsausfällen und Qualitätsverlusten kommen kann. Bor kommt in allen Bo-

denarten vor. Es ist aber in den verschiedenen Bodenarten in unterschiedlichen Mengen enthal-

ten, so dass es notwendig ist, eine optimale Borversorgung für ein gleichmäßiges Wachstum der

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Pflanzen sicherzustellen. Für die Düngung der Ackerflächen in der Bundesrepublik Deutschland

werden jedes Jahr 800 bis 1000 t Bor verbraucht (Bergmann, 1993; Katalymow, 1969).

2.2 Vorkommen und Eigenschaften

Bor gehört zu den Elementen, die auf der Welt fast überall zu finden sind. Es ist Bestandteil aller

pflanzlichen und tierischen Organismen und ein für Mensch, Tier und Pflanze unentbehrliches

Spurenelement. Es ist in allen Gesteinen, Böden, Flüssen, Seen und im Wasser der Meere enthal-

ten. Wie in Tabelle 1 aufgezeigt, variieren die Borgehalte der verschiedenen Gesteine sehr stark.

So sind die Eruptivgesteine, das sind Oberflächengesteine wie zum Beispiel Vulkanit, bedeutend

borärmer als die Sedimentgesteine. Sedimentgesteine sind Ablagerungs- und Schichtgesteine,

Tabelle 1

Borgehalt in der Natur (n. V. M. Goldschmidt und L. C. Peters aus Katalymow, 1969)

Untersuchtes Objekt Borgehalt % Untersuchtes Objekt Borgehalt %

Eruptivgesteine 0,0003 Dolomit 0,00016...0,03

Sedimentgesteine 0,016...0,03 Meereswasser 0,0009

Meteoriten 0,00016...0,0003 Steinkohleasche 0,03...0,3

Manganerz 0,0016 Asche von Meeresalgen 0,016...0,3

Kalksteine etwa 0,0003 Asche von Landpflanzen 0,003...0,16

Böden 0,00016...0,003

wobei die Teilchen auf Grund ihrer Schwerkraft aus Flüssigkeiten oder Gasen abgelagert wur-

den. Hier ist Bor vor allem in Illiten und Smectiten enthalten. Hohe Anteile an Bor enthalten

unter anderem auch die Asche von Meeresalgen, Steinkohleasche, einige Landpflanzen, Meer-

und Erdölwasser sowie Wasser aus Schlammquellen. Insgesamt enthält die kontinentale Erd-

kruste im Durchschnitt etwa 10 mg B/kg Boden (Scheffer/Schachtschabel, 2002). Der Massean-

teil in der Erdkruste beträgt 0,0016 % und Bor steht an der 37. Stelle der Elementhäufigkeit. In

der Natur kommt Bor nur in sauerstoffhaltigen Verbindungen und nicht als elementares Bor vor.

Diese Verbindungen werden als Borate bezeichnet. Neben Calcium-, Magnesium- und Natrium-

boraten gibt es noch eine Vielzahl anderer Borverbindungen, die zum großen Teil unterschiedli-

che Borgehalte aufweisen. Abgebaut werden die Minerale Borsäure (B(OH)3) und ihre Salze

Borax (Na2B4O7•10H2O), Ulexit (NaCa[B5O6(OH)6]•5H2O), Colemanit (Ca2B6O11•5H2O), Ker-

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nit (Na2[B4O6(OH)2]•3H2O) und noch einige andere. Bei der Verwitterung der Gesteine wird Bor

vorwiegend als Borsäure freigesetzt. Diese ist, wie auch die Salze, leicht wasserlöslich. Der Ab-

bau borhaltiger Mineralien wird als Boratabbau bezeichnet. Wichtigstes Mineral zur Gewinnung

von Bor ist Kernit, das in sehr großen Mengen in Kalifornien vorkommt. Es ist sehr rein und

wird dort großtechnisch abgebaut. Das weltweit größte Vorkommen an Bor befindet sich in der

Türkei. Dort lagern 72 % des Weltvorkommens und abgebaut werden die Mineralien Pandermit,

Ulexid und Kernit. Weitere, aber weitaus geringere Vorkommen befinden sich in den GUS-

Staaten, in Argentinien, in der Toscana, in Deutschland und in einigen anderen Ländern. In

Deutschland wird in den Salzlagerstätten von Straßfurt in erster Linie Borsäure abgebaut, die

weltweit gesehen aber nur eine geringe wirtschaftliche Bedeutung hat (Möllinger, 1976; Binder,

1999; Hesse et al., 2002).

Nach Scheffer und Schachtschabel (2002) beträgt der Borgehalt der Böden des humiden Berei-

ches zwischen 5 und 80 mg B/kg Boden, wobei die Gehalte auf sandreichen Böden deutlich

niedriger sind, als auf humosen und tonreichen Böden. Häufig korreliert der Borgehalt mit dem

Kohlenstoff- und Tongehalt der Böden, was darauf hinweist, dass Bor zum Großteil an Tonmine-

rale und organische Substanzen gebunden ist. In der Natur kann Bor durch Verbrennungsvor-

gänge sowie durch versprühtes Meerwasser auch in die Atmosphäre und weiter durch Nieder-

schläge in den Boden gelangen. Die Boreinträge sind vor allem in meernahen Gebieten hoch.

In der Chemie ist Bor ein nichtmetallisches Element und befindet sich im Periodensystem der

Elemente in der dritten Hauptgruppe, neben Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) und

Thallium (Ti), mit der Ordnungszahl fünf. Auf Grund seiner hohen Schmelz- (2075°C) und Sie-

detemperatur (4000°C) ist es sehr hitzebeständig. Bor hat eine geringe Dichte von nur 2,35 bis

2,46 g je Kubikzentimeter, besitzt aber nach Diamant die zweithöchste Härte. Die elektrische

Leitfähigkeit des Bors ist bei Raumtemperatur gering, steigt aber beim Erhitzen stark an. So ist

sie bei 600°C etwa 100-mal höher als bei Raumtemperatur. Auf Grund dieser Eigenschaften fin-

det Bor in verschiedenen Verbindungen mit anderen Stoffen hauptsächlich Verwendung in der

Elektro- und der chemischen Industrie (Möllinger, 1976).

Wie in Absatz zwei erwähnt, kommt Bor in der Natur nicht elementar vor. Es kann aber durch

chemische Verfahren aus seinen Verbindungen gelöst werden. Nach Möllinger (1976) sind zwei

kristalline Borformen, das �-rhomboedrisches und das �-rhomboedrisches Bor und eine amorphe

Borform bekannt. Bei dem amorphen Bor befinden sich die Atome nicht in einer geordneten

Struktur, sondern sind in einem unregelmäßigen Muster angeordnet. Die Atome der kristallinen

Formen sind nicht zufällig, sondern in einem regelmäßigen Kristallgitter angeordnet. Das amor-

phe Bor ist schwarz, glasig, undurchsichtig und scheidet sich im Allgemeinen als Halbkugel ab.

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Das �-rhomboedrische, oder auch rote Bor liegt als „mikrokristallines“ oder „grobkristallines“

Bor in Form von Kristallen vor. Diese Kristalle sind mit einer Schicht aus amorphem Bor umge-

ben. Rotes Bor erhielt seinen Namen, weil die Kristalle unter dem Mikroskop rubinrot leuchten.

Aufgrund der schwachen Atombindungen des �-rhomboedrischen Bors kommt es bei hohen

Temperaturen zu einer Unbeständigkeit der Form dieses Kristalls. Bei einer Temperatur von

1200°C geht diese instabile Form in die einzige stabile Form, das �-rhomboedrische Bor über.

Dieses Molekül besteht aus 105 bis 108 Boratomen (Möllinger, 1976; Seilnacht, 2002). Aber die

Unsicherheit der Zusammensetzung dieses Moleküls (105 bis 108 Atome) lässt darauf schließen,

dass das �-rhomboedrische Bor noch nicht vollkommen erforscht ist.

2.3 Physiologische Rolle des Bors in der Pflanze

Bor ist ein unersetzliches Element für das Leben der Pflanzen. Es hat, wie auch alle anderen

Makro- und Mikronährstoffe spezifische Aufgaben und kann durch kein anderes Element in sei-

nen Funktionen ersetzt werden. W. E. Brenchley und K. Warrington stellten Versuche mit insge-

samt 52 anderen Elementen an und wollten dadurch einen Borersatz finden. Doch die Versuche

zeigten, dass nur durch Zugabe von Bor zu den Nährmedien die Symptome des Bormangels un-

terdrückt wurden (Katalymow, 1969).

Die Pflanzen nehmen in den Boden gebrachtes Bor sehr schnell auf, wobei die Aufnahmemenge

und die Verlagerung des Bors in der Pflanze in starkem Maße von der Konzentration in der Bo-

denlösung abhängen. Eine Pflanzenart kann je nach Borgehalt des Bodens unterschiedliche

Bormengen enthalten. In diesem Punkt unterscheidet sich Bor von anderen, für die Pflanze auch

lebenswichtigen Nährstoffen. So liegt der optimale Borgehalt in den Blättern von Zuckerrüben

kurz vor Bestandsschluss auf unterschiedlichen Böden zwischen 35 und 100 ppm i.d. TS. Die

optimalen Borgehalte im Boden (Gehaltsklasse C) variieren zwischen 0,15 mg B/kg Boden, auf

Sandböden bis hin zu 0,7 mg B/kg Boden, auf tonigem Lehm und Ton (Kape/Klingenberg,

2004). Daraus ist zu erkennen, dass die Gehalte an Bor in den Blättern eng mit der Verfügbarkeit

im Boden im Zusammenhang stehen.

Vielfach enthalten die unteren, älteren Teile der Pflanze mehr Bor als die jüngeren. Das zum

Großteil in den alten Blättern gespeicherte Bor kann nicht an die jungen Blätter abgegeben wer-

den, weshalb die Mangelsymptome zuerst an den jungen Blättern auftreten. Damit es nicht zu

einem verzögerten Wachstum kommt, muss Bor während der gesamten Vegetationszeit immer in

ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen. Es ist für das Wachstum ungünstig, wenn Bor in

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den Anfangsstadien nur in geringen Mengen und dafür in den späteren Entwicklungsstadien in

ausreichenden Mengen bereit gestellt werden kann, da die Entwicklung der Pflanzen auf Grund

der schlechten Verlagerbarkeit nicht optimal verläuft. Wie schon erwähnt, variiert der Borgehalt

in den Pflanzen je nach Pflanzenart und Borgehalt im Boden. Er liegt nach Scheffer/

Schachtshabel (2002) zwischen 2 und 100 ppm B i.d. TS. Monokotyledonen (einkeimblättrige

Pflanzen) sind in der Regel mit 2 bis 10 ppm B i.d. TS ausreichend versorgt, während Dikotyle-

donen (zweikeimblättrige Pflanzen) etwa 20 bis 60 ppm B i.d. TS benötigen. Milchsaftführende

Gewächse wie Löwenzahn und Mohn haben einen besonders hohen Borbedarf, er liegt zwischen

80 und 90 ppm B. Die Borentzüge betragen bei guten Weizenerträgen ca. 50 g B/ha*a, bei Kar-

toffeln ca. 300 g B/ha*a und bei Zuckerrüben und Raps einschließlich der Blätter ca. 450 g

B/ha*a (Bergmann, 1993).

In den Pflanzen erfüllt Bor viele wichtige Aufgaben, so hat es große Bedeutung bei der Entwick-

lung und Ausbildung der generativen Organe. Reich an Bor sind die Staubgefäße, Narbe, Griffel

und die Fruchtknoten. Wie Analysen einiger Forscher ergaben, enthalten die Blüten der Pflanzen

mehr Bor als andere Organe, was zu der Vermutung führt, dass Bor wichtige Funktionen in der

Befruchtung und Samenbildung hat (Katalymow, 1969). E. V. Bobko und V. V. Cerling haben

Versuche durchgeführt, bei denen sie den Einfluss von Bor auf das Keimen der Pollen und das

Wachstum der Pollenschläuche von Machorka (s. Tab. 2), einer russischen Tabaksorte, unter-

suchten.

Tabelle 2

Einfluss von Bor auf die Keimung der Machorkapollen (n. V. V. Cerling aus Katalymow, 1969)

Versuchsvariante Gekeimter Pollen

(%)

Länge der Pollenschläuche

(�m)

In Saccharose In Saccharose

+ H3BO3

In Saccharose In Saccharo-

se + H3BO3

Bor verfügbar während der

gesamten Zeit 52 82 31,9 59

Bor verfügbar bis zur Aus-

scheidung der generativen Zel-

le im Pollenkorn

35 75 3,0 60

Bor verfügbar bis zum Beginn

der Knospenbildung 8 55 3,0 33,5

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Hier ist erkenntlich, dass durch die Zugabe von Bor in das Nährmedium die Anzahl der gekeim-

ten Pollen bis zu sieben Mal höher ist als ohne diesen Nährstoff. Dabei ist es entscheidend, bis zu

welchem Wachstumsstadium Bor bereit gestellt wird. Je länger die Pflanze es aus dem Nährme-

dium aufnehmen kann, desto größer ist die Anzahl der gekeimten Pollen. Auch bei der Länge der

Pollenschläuche ist ersichtlich, dass Bor das Längenwachstum fördert. Die Pollenschläuche sind

bis zu 20-mal länger. Durch die Zugabe von Bor verläuft die Keimung der Pollen schneller, be-

ziehungsweise ohne Bor nur langsam oder gar nicht. Außerdem führt der Ausschluss des Nähr-

stoffs während des Reifens der Samen zu einer verminderten Anzahl von Früchten. Das Abfallen

dieser letztendlich unreifen Früchte weist darauf hin, dass Bor in allen Entwicklungsphasen für

die Pflanze unbedingt erforderlich ist (Katalymow, 1969).

Besonders große Bedeutung hat Bor für den Kohlenhydratstoffwechsel. Bei einem Mangel

kommt es zu einer Anhäufung von Zuckern in den Blättern, was hauptsächlich bei Rüben und

anderen Hackfrüchten der Fall ist. Ursache hierfür ist eine Störung des Kohlenhydrattransportes.

Weitere Funktionen hat Bor beim Aufbau von Zellwand und Zellmembran. So ist es in der Zell-

wand wichtig für den ungestörten Ablauf der Gewebedifferenzierung, für den Aufbau der Fein-

struktur der Zellwände und dient zur Stabilisierung. Beim Aufbau der Zellmembran ist es an der

Bildung der Pektinstoffe beteiligt. Weiterhin hat Bor Einfluss auf den Stickstoffwechsel in der

Pflanze, es ruft eine Störung der Eiweißsynthese hervor. Bei einem Mangel sinkt der Eiweißge-

halt in den Blättern beträchtlich ab, wogegen der Gehalt an Nichteiweißstoffen steigt. Allerdings

sind diese Fakten noch kein Beweis für die direkte Beteiligung an der Eiweißsynthese, da diese

Störung auch auf die Folge der Störung des Kohlenhydratstoffwechsels durch Bormangel sein

kann, was aber noch nicht genau bewiesen werden konnte. Es ist aber bestätigt, dass Bor direkt

oder indirekt fast alle Stoffwechselvorgänge beeinflusst, auch den Stickstoffstoffwechsel (IFZ-

Göttingen, 2009; Katalymow, 1969).

Ebenfalls ist Bor am Nucleinsäurestoffwechsel beteiligt, wo es nach M. J. Skol´nik (1966) für

die Aufrechterhaltung des Ribonuclein- und des Desoxyribonucleinsäuregehaltes (RNA- und

DNA-Gehalt) von großer Bedeutung ist. Bei der Photosynthese führt die Anwesenheit von Bor

zu erheblich höheren Photosyntheseleistungen. Des Weiteren erhöht sich der Zuckergehalt von

Rüben und Beeren, der Vitamin C-Gehalt in Karotten und der Fettgehalt von Ölsaaten. Außer-

dem verfügen die Pflanzen über eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen ungünstige Witte-

rungsbedingungen (Bergmann, 1993). Alles in allem nimmt Bor eine äußerst wichtige und viel-

seitige Rolle in den Lebensprozessen der Pflanzen ein.

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2.3.1 Bormangel

Die Bormangelgebiete nehmen auf der Erde eine Fläche von insgesamt etwa 8 Millionen Hektar

ein. So wird allgemein die Meinung vertreten, dass der Anteil der zu niedrig mit Bor versorgten

Böden im Vergleich zu anderen Mikronährstoffen am größten ist. Da die Pflanzen unterschiedli-

che Bormengen für die Ausbildung der lebenswichtigen Organe benötigen, liegt es auf der Hand,

dass die Bormangelsymptome bei Pflanzen, je nach Art und Gattung, erst bei sehr unterschiedli-

chen Borkonzentrationen auftreten. Bei Weizen und Gerste, die zu den einkeimblättrigen Pflan-

zen zählen, tritt Bormangel erst bei weniger als 2 ppm B i.d. TS auf, wo hingegen Zuckerrüben,

die zu den zweikeimblättrigen Pflanzen zählen, schon bei unter 20 ppm B i.d. TS Mangeler-

scheinungen aufweisen (Bergmann, 1993).

Nach Kluge et al. (Bergmann, 1993) muss der für die Pflanzen verfügbare Borgehalt im Boden

als eine durch die Faktoren pH-Wert und Trockenheit bestimmte dynamische Größe betrachtet

werden. So kommt es durch niedrige und mittlere Borgehalte im Boden in Verbindung mit Tro-

ckenheit zu Bormangel in den Pflanzen, da diese durch den verringerten Massenfluss sowie der

verminderten Diffusionsrate der Borationen nur noch unzureichende Mengen an Bor aufnehmen

können. Durch Niederschläge und einer daraus resultierenden erhöhten Bodenfeuchte wird die

Borverfügbarkeit und -aufnahme begünstigt. So kann bei geringen verfügbaren Borgehalten und

unterschiedlicher Witterung abwechselnd Bormangel und normales Wachstum auftreten. Bei

Futter- und Zuckerrüben kommt es nach Trockenperioden und bereits vorher abgestorbenem

Vegetationspunkt häufig zu einem seitlichen Neuaustrieb von Blättern. Außerdem kommt es

durch mehrmalige Durchfeuchtung und Austrocknung zu einer erhöhten Boradsorption im Bo-

den, sodass der für die Pflanzen verfügbare Borgehalt absinkt. Dies ist aber eher auf borarmen

als auf borreichen Standorten der Fall (Bergmann, 1993; Lieberoth, 1982).

Neben Trockenheit hat auch der pH-Wert des Bodens großen Einfluss auf den Borgehalt in den

Pflanzen. In Versuchen von Peterson und Newman (Bergmann, 1993) kam es auf Böden mit pH-

Werten von 5,2 bis 5,5 durch eine Aufkalkung auf 6,3 bis 7,4 zu einer starken Abnahme des

Borgehaltes in den Pflanzen. Auch Kluge et al. (Bergmann, 1993) zeigten, dass der Borgehalt in

den Pflanzen nach einer Aufkalkung sank, vor allem, wenn vorher hohe Bordüngergaben verab-

reicht worden sind. Dieser Rückgang der Gehalte ist aber stark abhängig von der Spanne der pH-

Wert-Erhöhung und des extrahierbaren Ausgangs-Bor-Gehalts.

Bormangel wirkt sich bei den Pflanzenarten durch unterschiedliche visuell wahrnehmbare und

charakteristisch morphologische Veränderungen aus. Auf Grund der hohen Immobilität des Bors

treten die Mangelsymptome zuerst an den jungen Blättern, beziehungsweise an den Vegetations-

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punkten von Spross und Wurzel auf. Mangelsymptome können nach Baumgärtel et al. (2006),

Bergmann (1993), Ernert (2005), Haberland (2005) und Zorn (2008) sein:

- chlorotische, gelbe bis rötliche Verfärbungen der jüngsten Blätter, mit oder ohne nachfolgen-

de Nekrosen;

- rosettenförmig angeordnete jüngere Blätter;

- kleine und deformierte, oft in der Blattform vereinfachte Blätter mit asymmetrischer Nerva-

tur;

- Blatt- und Stengelverdickungen, hauptsächlich unterhalb des abgestorbenen Vegetationspunk-

tes, sowie -brüchigkeit;

- Riss- und Korkbildungen auf den Blattstielen, Stengeln und oft auch auf den Blattadern;

- die Kotyledonen sind oft vergrößert, die Stengelquerschnitte häufig unregelmäßig und das

Internodienwachstum ist gestaucht;

- Absterben des Vegetationskegels beziehungsweise der Terminalknospen und bei starkem

Mangel auch Absterben des Sprosses („Spitzensterben“ und „Knospenfall“);

- verstärktes Austreiben von Seitenknospen die sich normal entwickeln, oder aber auf Grund

des Verlustes der Apikaldominanz bald absterben (besonders nach Niederschlägen bei vor-

ausgehender Trockenheit);

- reduzierte Knospen-, Blüten- und Samenbildung, verbunden mit vorzeitigem Samenkapsel-

fall;

- keine oder nur mangelhafte Befruchtung, da die Pollenkeimung und das Wachstum der Pol-

lenschläuche einen relativ hohen Borbedarf haben;

- gehemmtes Wurzelwachstum mit starker Vermehrung der Seitenwurzeln, was zu einem

„struppigen“ Aussehen der Wurzeln führt;

- die kurzen Wurzeln sind oft „keulenartig“ verdickt, braun, häufig aufgeplatzt und schleimig;

- Glasigkeit, Braunfleckigkeit, Trockenfäuleerscheinungen und Ausbildung von zaddrigem

Gewebe;

- zum Teil Hohlraumbildungen in Früchten, Rübenkörpern und Wurzelstrünken, verstärkt in

der Nähe von Gefäßbündeln und Leitgewebe;

- geringer Samenertrag im Verhältnis zum gesamten Masseertrag und Qualitätseinbußen.

Neben diesen äußeren Mangelerscheinungen treten auch wesentliche Veränderungen im anato-

mischen Bau der Pflanzen auf. Bormangel ist Ursache für Störungen der Teilung, des Wach-

stums und der Differenzierung der Zellen, was zu unnormalen Formen und Größen führt. Es gibt

zahlreiche Bormangelerkrankungen, die bekannteste ist die Herz- und Trockenfäule der Zucker-

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und Futterrüben (s. Abb. 1-3 S.16). Diese tritt hauptsächlich ab Ende Juli und verstärkt im Au-

gust auf. Insbesondere in trockenen Jahren oder nach längeren Trockenperioden ist mit Borman-

gel zu rechnen. Die jungen, an der Blattbasis schmaleren Blätter sitzen infolge des gestauchten

Wachstums sehr dicht und eng. Die Interkostalfelder längs der Mittelrippe sind wellig, spröde,

brüchig und zwischen den Adern sind grüngelbe bis gelbe Flecken erkennbar. Es kommt zu Ver-

krümmungen und Verdrehungen der Blätter. An den Stielen der jungen und mittleren Blätter

sind pustel- oder schorfähnliche, graue bis dunkelbraune verfärbte Erhebungen zu sehen, die sich

zunehmend schwarz verfärben und unter Austritt einer sirupartigen Flüssigkeit narbig aufreißen

(s. Abb. 1, S.16). An den Blattkränzen sind Welkeerscheinungen erkennbar, die Blätter trocknen

schließlich von den Rändern her ein und werden braun bis schwarz. Bei fortgeschrittenem Man-

gel greift die Braun- und Schwarzfärbung auch auf die älteren Blätter und den Rübenkörper über,

vor allem auf die Gefäßbündelringe (s. Abb. 2 und 3, S.16). Nach Niederschlägen kann es zur

Ausbildung neuer Blattkränze mit gedrungenen Blättern kommen. Oft sind bei der Ernte nur

angedeutete, sich jedoch während der Lagerung zunehmend bemerkbar machende Trockenfäule-

schäden zu finden, die zu hohen Verlusten führen können (Bergmann, 1993; Incona 2007, Schef-

fer/Schachtschabel, 2002).

Bei näherem Hinsehen und nach mikroskopischer Betrachtung ist bei starkem Bormangel die

Ausdifferenzierung der Zellen, Leitbündel- und Mesophyllzellen gehemmt, wodurch es zu Zell-

wachstumsanomalien kommt. Die Kambium-Zellwandausbildung ist gehemmt. An Stelle von

Phloem und Xylem entsteht hauptsächlich parenchymatisches Gewebe, das später, wie auch die

nicht vollkommen ausgebildeten Leitbündel, zusammenbricht. Das meristematische Gewebe

stirbt ab, da es die Verbindung zu den Leitbündeln verliert. Verdickungen der Kambiumregionen

führen zu einem Aufreißen und Abbrechen von Stielen, Stengeln und Früchten. Zum Teil sind

aufgelöste Zellkerne zu erkennen und in den Zellen fehlen die Interzellularen. Bei Bormangel

sind auch erhöhte Zellteilungsraten des Kambiums zu erkennen, was wahrscheinlich auf Grund

mangelnder Auxin-Inaktivierung eintritt. In Versuchen mit der Injektion nicht pflanzeneigener

Purin- und Pyrimidinbasen kam es zu Anomalien an den Blättern (Bergmann, 1993). Nach

Skol’nik (1966, 1974) ist für das Absterben des Vegetationspunktes ein Überschuss an Phenolen

und Auxinen verantwortlich, wodurch es zu den beschriebenen Stoffwechselstörungen kommt.

Durch die Komplexbildung des Bors werden Phenole inaktiviert, die dann auch das Enzym IES-

Oxidase (Indolylessigsäure-Oxidase), welches die Auxinbildung hemmt, inaktivieren. Bei Bor-

mangel kommt es nicht zu dieser Inaktivierung, sodass sich in den Pflanzen große Mengen an

Auxinen anreichern. Andere Autoren vertreten die Meinung der Auxinanreicherung nicht. So

sind die Bormangelsymptome nach Angaben von Bussler (Bergmann, 1993) auf das primäre

� 16

�

Symptom „Zellteilung ohne Differenzierung“ und somit auf irregulär wachsendes Gewebe zu-

rückzuführen, ähnlich wie die Bildung von Tumorgewebe bei Mensch und Tier. Nach Untersu-

chungen von Fackler et al. (Bergmann, 1993) soll bei Bormangel die Konzentration an Auxinen

in den Wurzel- und Sprossspitzen reduziert sein. Aufgrund dieser unterschiedlichen Meinungen

zur Bormangelproblematik in den Pflanzen kann davon ausgegangen werden, dass in diesem

Punkt noch nicht alles ausreichend erforscht ist. Sicher ist aber, dass auf Grund der mikroskopi-

schen Betrachtung der verschiedenartigen Symptomausbildungen alle Symptome auf die glei-

chen Zell- und Gewebeveränderungen zurückgeführt werden können.

Abbildung 1

Futterrübenblattstiel mit charakteristischer Narbenbildung auf

der Stieloberseite infolge von Bormangel (Quelle: Bergmann, 1993)

Abbildung 2 Abbildung 3 Aufgeschnittene Zuckerrübe (Beta vulgaris sacc- Querschnitt durch Zuckerrüben (Beta vulgaris harifera) links: „wasserfleckiges“ Gewebe, Mitte: saccharifera) links: kranke Rübe, rechts: gesunde Höhlenbildung, rechts: Herz- und Trockenfäule Rübe ( Quelle: Bergmann, 1993) durch Bormangel (Quelle: Bergmann, 1993)

2.3.2 Bortoxizität

Bei dem Mikronährstoff Bor ist die Spanne zwischen einer ausreichenden Versorgung und Über-

schuss sehr gering, so dass es schnell zu Überdosierungen kommen kann. In den humiden Kli-

mabereichen kommt es nur selten zu Bortoxizität an Pflanzen, es sei denn, dass bei festgestell-

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�

tem Bormangel darauf hin mehrere Jahre eine Düngung mit borhaltigen Düngemitteln durchge-

führt wurde, die auch bei bortoleranten Pflanzenarten Überschusserscheinungen hervorruft. Von

wesentlich größerer Bedeutung ist Bortoxizität in den ariden und semiariden Gebieten, in denen

es durch natürliche Prozesse, wie Salzakkumulation oder durch Verwendung von borhaltigem

Wasser zur Beregnung der Ackerflächen zu einer Anreicherung im Boden und anschließend

auch in den Pflanzen kommen kann. Das Auftreten von Bortoxizität hängt einerseits von der

Borempfindlichkeit der Pflanzen und andererseits von den Borgehalten im Boden ab. Empfindli-

che Pflanzen, wie Gerste, Hafer und Weizen können bereits bei pflanzenverfügbaren Bodenbor-

gehalten von 0,3 mg B/kg Boden geschädigt werden, während Kartoffeln, Futter- und Zuckerrü-

ben deutlich höhere Borgehalte tolerieren (Scheffer/Schachtschabel, 2002). Aufgrund dieser To-

leranzgeigenschaften sollen nach Bergmann (1993) in der Landwirtschaft nur die nachfolgenden,

borintensiven Pflanzen mit Bor gedüngt werden, dies sind unter anderem: Zucker- und Futterrü-

ben, Raps, Sonnenblumen, Blumenkohl, Mais, Kartoffeln, Rot- und Weißklee, Ackerbohnen,

Spinat und einige weitere, weniger bekannte Nutzpflanzen.

Nach Kluge (Bergmann, 1993) haben Untersuchungen mit verschiedenen Pflanzen ergeben, dass

die Borgehalte im Spross, die zu beginnenden Borschädigungen führen (toxische Symptomg-

renzwerte „TSG“), noch keine Ertragsausfälle bewirken. Erst bei wesentlich höheren Borgehal-

ten kommt es durch Beeinträchtigung des Pflanzenwachstums zu Ertragsausfällen. Die toxischen

Ertragsgrenzwerte (TEG) betragen im Mittel das zwei- bis vierfache der TSG und diese das

Mehrfache des optimalen Borgehaltes der Pflanzen (s. Tab. 3).

Tabelle 3

Vergleich von toxischem Symptomgrenzwert (TSG) und toxischem Ertragsgrenzwert (TEG)

ausgewählter Nutzpflanzen (n. Kluge aus Bergmann, 1993)

Pflanzenart Grenzwertbereiche im Spross in mg B/kg TS

Optimal Toxisch

TSG1) TEG2)

Sommergerste 5 ... 10 15 ... 35 80 ... 130

Winterweizen 5 ... 10 70 ... 130 220 ... 280

Kartoffeln 20 ... 50 130 250 ... 410

Zuckerrüben 30 ... 100 290 ... 370 350 ... 550

1) bezogen auf beginnende Bortoxizität

2) Toxische Borgehalte in der Sprossmasse während der Vegetation, die zur Ernte eine 10 %ige Ertragsminderung

hervorrufen

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�

Hohe Mengen an Bor werden durch Kohlekraftwerke bei unzureichender Feststaubabscheidung

freigesetzt, die auf benachbarten Ackerflächen zu hohen Borgehalten führen können. Bei der

Bewässerung mit borhaltigem Wasser, das bis zu 2 mg B/l enthalten kann, kommt es häufig zu

einer Boranreicherung im Boden und damit auch in den Pflanzen. Bei Gräsern, die hohe Borge-

halte aufweisen, kann die Borkonzentration durch kurze Schnittintervalle abgeschwächt werden.

Auf Böden mit niedrigen pH-Werten und sich toxisch auswirkenden Borgehalten kann durch

eine Aufkalkung der Böden eine Pflanzenschädigung größtenteils vermieden werden, während

bei hohen Boden-pH-Werten und hohen Bodenborgehalten eine Aufkalkung wirkungslos ist.

Hier ist eine Entfernung des Bors, wenn überhaupt, nur über die Auswaschung in tiefere Boden-

schichten möglich (Schinner/Sonnleitner, 1997).

Wie in Gliederungspunkt 2.3 erwähnt, lagert sich Bor in den Pflanzen hauptsächlich in den

Blattspitzen und -rändern und insbesondere in den älteren Blättern ein. Daher sind die Über-

schusssymptome im Allgemeinen auch an den Blattspitzen und -rändern der älteren Blätter zu

finden, die sich dann weiter auf das gesamte Blatt ausbreiten können. Borüberschuss führt zu

Stoffwechselstörungen und später zur Ausbildung von Chlorosen (ein durch Chlorophyllmangel

bedingtes Krankheitssymptom) und Nekrosen (Absterben des Blattgewebes). Nekroseflecken

treten hauptsächlich bei borempfindlichen bis semitoleranten Pflanzen wie Getreide, Bohnen und

Kartoffeln, weniger bei toleranten Pflanzen wie Zucker- und Futterrüben auf (Schef-

fer/Schachtschabel, 2002). Die Blätter verfärben sich bei Bortoxizität mehr oder weniger hell-

bis dunkelbraun, werden fleckig und zeigen später zusammenfließende Absterbeerscheinungen

mit Kräuselungen der Blätter und/oder Blattverkrümmungen (Bergmann, 1993).

Getreide, besonders die Gerste, ist sehr borempfindlich. Hier sind an den älteren Blättern die

Spitzen gelb verfärbt und mit dunkelbraunen pustelförmigen Flecken durchsetzt (s. Abb. 4 und 5,

S.19). Bei starkem Bormangel treten die dunkelbraunen Pusteln im noch grünen Blatt auf. Die

Chlorose und Fleckenbildung breiten sich unter Spitzen- und Blattrandverbrennungen auf das

gesamte Blatt aus. Bei Getreide kann auch häufig eine Rotfärbung des Stängels beobachtet wer-

den. Im Gegensatz zur Gerste sind bei Hafer und Weizen die Blattspitzen mehr ausgeblichen.

Toxizitätssymptome treten schon bei über 14 ppm B i.d. TS auf (Bergmann, 1993).

Bei Zuckerrüben sind gelbweißbraune Randnekrosen zu erkennen, die auf die Interkostalflächen

übergreifen. Die älteren Blätter sind durch unterbundenes Blattrandwachstum löffel- oder auch

kaputzenartig verformt (s. Abb. 6, S.19). Nach Bussler und Döring (Bergmann, 1993) werden

800 bis 1000 ppm B i.d. TS als „blattlokale Grenzwerte“ für Chlorosen und 1500 ppm B i.d. TS

für Nekrosen bei Sonnenblumen und in ähnlicher Höhe auch für Zuckerrüben, Sojabohnen und

Baumwolle angegeben.

� 19

�

Abbildung 4 Abbildung 5

Einzelpflanze der Sommergerste Blätter der Sommergerste (Hordeum vulgare)

(Hordeum vulgare) mit charakteristischen mit stark ausgeprägten Überschusssymptomen:

Symptomen von Borüberschuss braunen, nekrotischen Flecken, vorwiegend

(Quelle: Bergmann, 1993) entlang der Blattränder und in den chlorotisch

aufgehellten Blattspitzen (Quelle: Bergmann,

1993)

Abbildung 6

Borüberschusssymptome bei Zuckerrüben (Beta vulgaris saccharifera) in einem Gefäßversuch mit + 10 ppm Bor (Quelle: Bergmann, 1993)

� 20

�

3 Bor in landwirtschaftlich genutzten Böden

3.1 Verfügbarkeit von Bor in landwirtschaftlich genutzten Böden

Der Gehalt an Mikronährstoffen im Boden ist im Allgemeinen um ein Vielfaches höher, als der

Bedarf der Pflanzen. Die geringe Konzentration des pflanzenverfügbaren Bors in der Bodenlö-

sung beruht darauf, dass Bor im Boden nur in geringen Mengen durch Mineralisation und Ver-

witterung freigesetzt wird. Je höher der Zersetzungsgrad ist, desto mehr Bor liegt in pflanzenver-

fügbarer Form vor. Für die Pflanzenernährung ist lediglich der in der Ackerkrume verfügbare

Borgehalt entscheidend. Dieser wird noch heute in den meisten Ländern mit der Heißwasserex-

traktionsmethode nach Berger und Truog bestimmt. Im Allgemeinen gilt, dass die Mikronähr-

stoffversorgung mit steigender Güte der Ackerböden ansteigt. Dies ist auch bei Bor der Fall.

Löslichkeit und Dynamik des Bors werden durch die Bodeneigenschaften wie Bodenart und pH-

Wert, aber auch durch die Bearbeitungstiefe und -intensität beeinflusst (Haberland, 2005).

Der Großteil des im Boden enthaltenen Bors ist an Tonminerale und organische Substanzen, wie

zum Beispiel Humus gebunden. Deswegen korreliert der Borgehalt im Boden auch häufig mit

dem Ton- und Corg - Gehalt. Bor ist im Allgemeinen in ausreichenden Mengen im Boden vor-

handen, aber der für die Pflanzen nutzbare Borgehalt ist gering. Entscheidend für die Pflanzener-

nährung sind der Borgehalt in der Bodenlösung und der leicht nachlieferbare Boranteil des „labi-

len Nährstoff-Pools“ der Böden (Bergmann 1993). Katalymow (1969) hat Untersuchungen zum

Borgehalt auf verschiedenen Böden der ehemaligen UdSSR durchgeführt. Nach seinen Angaben

beläuft sich der in der organischen Substanz der Ackerkrume enthaltene Borgehalt auf 0,5 bis 8

kg B/ha. Der Gehalt des anorganisch in Mineralen gebundenen Bors beläuft sich nach Kundler

(1989) auf etwa 20 bis 400 kg B/ha. Austauschbar sind 0,3 bis 3 ppm als Borat und wasserlöslich

0,1 bis 1 ppm als Borat.

Die Pflanzen können Bor nur in gelöster Form aufnehmen. Der Großteil des pflanzenverfügbaren

Bors liegt in Form von Borsäure (B(OH)3) im Boden vor. Die Borsäure ist eine schwache Säure

und wie auch ihre Salze temperaturabhängig wasserlöslich. In geringen Mengen löst sie sich nur

schwer in Wasser, aber mit zunehmender Konzentration beschleunigt sich dieser Vorgang. Bei

einem pH-Wert von 7 ist das für die Pflanzen nutzbare Bor zu 99% als Borsäure und zu 0,9% als

Tetrahydroxo-Borat-Ion (B(OH)4-) in der Bodenlösung enthalten. Bei steigendem pH-Wert wer-

den aus B(OH)3 durch Anlagerung von Wasserstoffatomen vermehrt B(OH)4- Ionen gebildet.

Des weiteren bilden sich Natrium-, Calcium- und Magnesiumborate, sodass beispielsweise bei

einem pH-Wert von 8,4 das pflanzenverfügbare Bor zu 80% als Borsäure, zu 18% als Tetrahyd-

� 21

�

roxo-Borat und zu 2% als undissoziiertes Natrium-, Calcium-, und Magnesiumborat, dies sind

Salze der Borsäure, vorliegt. Die B(OH)4 --Ionen werden bei pH-Werten über 7 zunehmend an

Tonminerale oder organische Substanz adsorbiert und müssen für die Aufnahme in die Pflanzen

erst wieder aus ihren Bindungen gelöst werden. Bei sehr hohen Borkonzentrationen im Boden

und durch Polymerisation auf Austauschoberflächen können außerdem auch Polyborate wie

B3O3(OH4) - und B3O3(OH5) gebildet werden (Scheffer/Schachtschabel, 2002).

Auf schweren lehmigen Böden ist in der Regel mehr Bor in der Ackerkrume gebunden, als auf

leichteren Sandböden. Das ist darauf zurückzuführen, dass der Anteil der Tonminerale und der

organischen Substanz in den schweren Böden höher ist als in leichteren sandigen Böden und Bor

in größeren Mengen gebunden und nicht so schnell ausgewaschen werden kann. Böden, die von

Natur aus hohe Tongehalte und pH-Werte aufweisen, haben in der Regel hohe Heißwasserbor-

gehalte, sodass der kritische Boden-pH-Wert für eine noch ausreichende Borversorgung der

Pflanzen umso höher sein kann, je höher der Tongehalt der Böden ist. Dagegen kann es auf Bö-

den mit hohen Tongehalten und niedrigen pH-Werten zu erheblichen Schwankungen im Gehalt

des heißwasserlöslichen Bors kommen. Dies ist bedingt durch die unterschiedlichen Borgehalte

der Ausgangsgesteine der Bodenbildung (Schinner/Sonnleitner, 1997). Nach Bergmann (1993)

ist der pflanzenverfügbare Boranteil in tonarmen Böden höher als in tonreichen, da das Bor auf

Grund des geringeren Tonanteils nicht in so großen Mengen adsorbiert werden kann. Tonreiche

Böden benötigen höhere extrahierbare Bodenborgehalte und bei Bormangel auch höhere Dün-

gergaben. Bei Trockenheit und hohen Temperaturen ergibt sich vor allem auf schweren Böden

der Nachteil, dass Bor, hauptsächlich in Verbindung mit hohen pH-Werten (pH-Werte über 7),

leicht festgelegt werden kann und für die Pflanzen nicht mehr zur Verfügung steht. Dies wird als

Trockenfixierung bezeichnet (Scheffer/Schachtschabel, 2002).

Auf sandigen Böden mit auch noch leicht saurem pH-Wert kommt es bei starken Niederschlägen

und daraus resultierenden hohen Wassermengen vermehrt zur Auswaschung von Bor in tiefere

Bodenschichten. Pro Jahr können so zwischen 10 und 200 g B/ha verlagert werden (Incona,

2007). Dieses Bor kann von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen werden.

Der Borgehalt im Boden ist in gewissem Maße auch von der Fruchtfolge abhängig. Wie bereits

erwähnt, benötigen Zucker- und Futterrüben, Kartoffel und Raps bedeutend größere Mengen an

Bor, als die Getreidearten, um das Wachstum und die Ausbildung von Früchten und Blattmasse

sicherzustellen. So sind die Entzüge aus dem Boden auf Grund des unterschiedlichen Borver-

brauchs der Ackerkulturen sehr verschieden. Wird in einer Fruchtfolge ein hoher Anteil an bor-

intensiven Kulturen angebaut, sind die Entzüge aus dem Boden so hoch, dass nicht genug pflan-

zenverfügbares Bor durch Verwitterung und Mineralisation zur Verfügung gestellt werden kann

� 22

�

(Bergmann, 1993). Nach Angaben von Kape und Klingenberg (2004) benötigt eine Fruchtfolge

aus Getreide, Raps und Hackfrüchten im Durchschnitt 150 bis 500 g B/ha*a. Um die Versorgung

sicherzustellen, muss dem Boden pflanzenverfügbares Bor durch Düngung zugeführt werden,

wobei der Gehalt an pflanzenverfügbarem Bor für den Getreideanbau in der Regel auch ohne

zusätzliche Düngung ausreicht.

3.2 Einflussfaktoren auf die Verfügbarkeit von Bor im Boden

Die Borverfügbarkeit im Boden wird von vielen Faktoren beeinflusst. Neben pH-Wert und Ton-

gehalt der Böden wird der Gehalt an verfügbarem Bor auch durch die Temperatur und durch den

Calcium-, Magnesium-, Eisen- und Aluminiumgehalt positiv oder negativ beeinflusst. Den höch-

sten Einfluss haben nach aid (2006) hohe Temperaturen. Bor wird bei steigenden Temperaturen

reaktionsfreudiger und geht festere, durch Wasser schwerer lösbare Bindungen ein. Wie in Glie-

derungspunkt 3.1 bereits erwähnt, kommt es hier vermehrt, auch im Zusammenhang mit Tro-

ckenheit und bei hohen pH-Werten (pH-Werte über 7), zu einer erhöhten Festlegung des Bors.

Aufgrund dieser Fixierung steht das Bor den Pflanzen nicht mehr zur Verfügung, da es durch

häufig unzureichende Wassermengen schlecht wieder aus seiner festen Bindung gelöst werden

kann. Diese Festlegung, insbesondere durch hohe Temperaturen verursacht, wird als Trockenfi-

xierung bezeichnet. Sie tritt häufiger in besseren Böden mit höheren Ton- und Humusgehalten

als in sandigen Böden auf. Bei niedrigen Temperaturen ist Bor reaktionsträge, weshalb es weder

festere Verbindungen eingeht, noch aus seinen schwachen Verbindungen an Ton und Humus

vermehrt gelöst wird (aid, 2006; Seilnacht, 2002; Bergmann, 1993).

Wie die Temperatur hat auch der pH-Wert Einfluss auf die Borverfügbarkeit. Nach Lieberoth

(1982) liegt das pflanzenverfügbare Bor im sauren pH-Bereich vor allem als Borsäure (B(OH)3)

vor, die im neutralen Bereich stärker dissoziiert und sich B(OH)4- bildet. Die Adsorption an die

Bodenteilchen erfolgt somit vorwiegend im neutral-alkalischen Bereich. Oberhalb von pH 6 wird

der Borrücktausch gehemmt und die Verfügbarkeit reduziert. Die starke Bindung des Bors an die

organische Substanz, vor allem im Austausch mit alkoholischen OH-Gruppen, ist der Grund für

die biologische Speichrung im Boden. So nimmt nach Scheffer/Schachtschabel (2002) die Bor-

verfügbarkeit mit pH-Werten zwischen 6 und 10 auf Grund erhöhter Boradsorption stark ab und

steigt bei Boden- pH-Werten von mehr als 10 aber wieder an. Bei einer pH-Erhöhung auf bis zu

pH 10 werden nach Katalymow (1969) aber hauptsächlich die pflanzenverfügbaren bororgani-

schen Verbindungen beständiger und schwerer pflanzenaufnehmbar, während sich die Verfüg-

� 23

�

barkeit der mineralischen Borverbindungen bei einer pH-Wert-Erhöhung nicht wesentlich än-

dert.

Der Tongehalt eines Bodens beeinflusst die Borverfügbarkeit auch in geringem Maße. Das an

Tonminerale gebundene Bor wird bei pH-Wert-Änderungen nicht in so starkem Maße festgelegt,

wie das organisch gebundene Bor. Deshalb können Böden mit höheren Tonanteilen bei pH-

Schwankungen mehr pflanzenverfügbares Bor zur Verfügung stellen, als tonärmere Böden. Wei-

terhin kann der kritische Boden-pH-Wert für eine ausreichende Borversorgung der Pflanzen um-

so höher sein, je höher der Tongehalt des Bodens ist. In den Boden gebrachtes Bor kann auf ton-

reichen Böden in größeren Mengen gespeichert werden und ist deshalb nicht so stark gegen

Auswaschung gefährdet, als wenn es frei in der Bodenlösung vorliegt (Scheffer/Schachtschabel,

2002; aid, 2004).

Der Makronährstoff Calcium (Ca) beeinflusst auch die Borverfügbarkeit im Boden. Durch eine

Aufkalkung der Böden steigt der pH-Wert, dadurch sinkt wie oben beschrieben der Anteil an

pflanzenverfügbarem Bor. Diese Maßnahme wird vor allem auf Böden mit sehr hohen Borgehal-

ten angewandt, denn durch ein Überangebot an Ca im Boden und in den Pflanzen wird die Bor-

aufnahme gehemmt, sodass es nicht so rasch zu Bortoxizität in den Pflanzen kommt. Bei Ca-

Mangel sind die Pflanzen weniger widerstandsfähig gegen Borüberschuss und entziehen dem

Boden erhöhte Mengen an Bor (Katalymow, 1969). Nach Angaben von Bergmann (1993) kann

aber das Ca/B-Verhältnis in ziemlich weiten Bereichen schwanken, ohne jegliche Nachteile zu

haben.

Vor Allem bei hohen pH-Werten wirken sich hohe Eisen- (Fe) und Aluminium- (Al) Hydroxid-

gehalte nachteilig auf die Borverfügbarkeit aus. Dies ist häufig in Böden der tropischen und subt-

ropischen Gebiete mit pH-Werten von über 7,3 der Fall, da Al- und Fe-Gele vermehrt die hier

stärker dissoziierte Borsäure (siehe auch Punkt 3.1) adsorbieren. Die Boradsorptionskapazität

der Al- und Fe-Hydroxide nimmt aber mit fortlaufendem Alter durch Alterungsprozesse ab. An-

ders ist dies bei den Magnesium- (Mg) Hydroxiden, die nicht der Alterung unterliegen. Um also

eine zu hohe Boradsorption an Mg-Hydroxide und damit geringere pflanzenverfügbare Borge-

halte zu vermeiden, muss auf das Mg/B-Verhältnis, besonders auf Böden mit hohen Mg-

Gehalten, geachtet werden.

� 24

�

3.3 Bestimmungsmethoden des Borgehalts und anzustrebende Borgehalte in

landwirtschaftlich genutzten Böden

Um eine ausreichende Borversorgung zu garantieren, ist nach § 4 Abs. 4 der Düngeverordnung

der Bedarf an Makro- und Mikronährstoffen, also auch der Bedarf an Bor, mittels Boden- oder

Pflanzenanalysen zu ermitteln. Nach Schweder et al. (2004) müssen Bodenuntersuchungen zur

Bestimmung des Borgehalts in der Regel nur erfolgen, wenn Kulturen mit hohen Ansprüchen

angebaut werden, da die Entzüge dann höher sind, als die natürliche Nachlieferung aus dem Bo-

den.

Seit einigen Jahren wird vom Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und For-

schungsanstalten (VDLUFA) zur Bestimmung der pflanzenverfügbaren Mikronährstoffgehalte

von Bor, Kupfer, Mangan und Zink im Boden von Ackerland mit einem Gehalt an organischer

Bodensubstanz von weniger als 4%, die CAT-Methode angewandt. Für Grünland, sowie Moor

und Anmoor gibt es zurzeit keine Einstufungen. Die CAT-Methode ist ein Extraktionsverfahren,

das auf einer Mischlösung aus 0,01 Mol Kalziumchlorid und 0,002 Mol DTPA (Diethylentria-

minpentaessigsäure) basiert. Die Grenzwerte für die Gehaltsklassen (GK) wurden erstmals bun-

desweit erarbeitet. Die Düngeempfehlungen orientieren sich seit der Einführung der CAT-

Methode nicht nur an den Gehalten im Boden, sondern auch an der Bedürftigkeit der Kulturen.

Es können somit Düngeempfehlungen für die Boden- und die Blattdüngung und für den richtigen

Einsatzzeitpunkt gegeben werden (Kape/Klingenberg, 2004).

Vor der Einführung der CAT-Methode wurde die Verfügbarkeit der Spurenelemente für das

Pflanzenwachstum auf Ackerböden mit speziellen Extraktionsverfahren für jeden einzelnen Mik-

ronährstoff bestimmt. Für die Bestimmung des pflanzenverfügbaren Borgehalts im Boden war

die Extraktion mit siedendem Wasser (Heißwasserextraktionsmethode) nach Berger und Truog

aus dem Jahr 1940 am weitesten verbreitet. Dazu muss das Verhältnis von Boden und Wasser

1:2 betragen. Die Siedezeit beträgt fünf Minuten (Scheffer/Schachtschabel, 2002). Auf Acker-

land mit einem Gehalt an organischer Bodensubstanz von mehr als 4 %, oder auf Grünland, muss

der verfügbare Borgehalt auch weiterhin mit der Heißwasserextraktionsmethode ermittelt wer-

den, da die Ergebnisse bei Einsatz der CAT-Methode nicht korrekt sind.

Um hohe Erträge auf den Feldern zu erzielen, besonders bei borintensiven Kulturen, ist es wich-

tig, eine optimale Borversorgung sicherzustellen. Der Versorgungszustand in den Böden wird

für alle Makro- und Mikronährstoffe im Allgemeinen in fünf Gehaltsklassen eingeteilt, diese

sind: GK-A = sehr niedriger Gehalt; GK-B = niedriger Gehalt; GK-C = anzustrebender Gehalt;

GK-D = hoher Gehalt; GK-E sehr hoher Gehalt. Nach Kape und Klingenberg (2004) können die

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�

Gehaltsklassen B und D aber vernachlässigt werden, sie werden in die Gehaltsklassen A und E

mit eingeschlossen. So wird der Versorgungszustand der Böden mit Bor und anderen Makro-

und Mikronährstoffen häufig in die 3 Gehaltsklassen A, C und E eingeteilt. Dabei trifft für die

Versorgungsstufe A ein sehr niedriger bis niedriger Bodenborgehalt, für die Versorgungsstufe C

der anzustrebende Bodenborgehalt und für die Versorgungsstufe E, ein hoher bis sehr hoher Bo-

denborgehalt zu. Der Gehalt wird mit der CAT-Methode in Abhängigkeit vom pH-Wert angege-

ben, da der pflanzenverfügbare Bodenborgehalt wie in 3.2 beschrieben, von diesem beeinflusst

wird. In Tabelle 4 sind die Grenzwerte für die Einstufung der Borgehalte in Deutschlands

Ackerböden nach der CAT-Methode aufgeführt. In Tabelle 5 S.26 sind die Borgehalte für an-

moorigen und moorigen Boden dargestellt, die nicht mit CAT-Methode bestimmt werden kön-

nen.

Tabelle 4

Gehaltsklassen zur Beurteilung des Borversorgungszustandes von Ackerböden nach der CAT-

Methode (n. Kape/ Klingenberg, 2004)

Bodenart pH-Bereich Gehaltsklassen (GK)

A C E

Angaben in mg B/kg lufttrockener Boden

Sand < = 5,4 < 0,15 0,15 – 0,25 > 0,25

> 5,4 < 0,20 0,20 – 0,35 > 0,35

schwach lehmi-

ger Sand

< = 5,8

> 5,8

< 0,17

< 0,25

0,17 – 0,27

0,25 – 0,40

> 0,27

> 0,40

stark lehmiger

Sand

< = 6,0

> 6,0

< 0,20

< 0,30

0,20 – 0,35

0,30 – 0,50

> 0,35

> 0,50

sandiger/ schluf-

figer Lehm

< = 6,0

> 6,0

< 0,25

< 0,40

0,25 – 0,45

0,40 – 0,70

> 0,45

> 0,70

Toniger Lehm

bis Ton

< = 6,0

> 6,0

< 0,25

< 0,40

0,25 – 0,45

0,40 – 0,70

> 0,45

> 0,70

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�

Tabelle 5

Gehaltsklassen zur Bestimmung des Borversorgungszustandes von anmoorigem und moorigem

Boden nach der Heißwasserextraktionsmethode von Berger und Truog (n. Kape/Klingenberg,

2004)

Pflanzen mit einem hohen Borbedarf wie Zuckerrüben, Kartoffeln und Raps zeigen auf Böden

der Gehaltsklasse A Mangelerscheinungen, während Pflanzen mit einer geringen Bedarf, zum

Beispiel die meisten Getreidearten oder Gräser, auf Böden der Gehaltsklasse E schon deutliche

Toxizitätserscheinungen aufweisen können (Bergmann, 1993; Kape/Klingenberg, 2004).

Bodenart Gehaltsklassen (GK)

A C E

Angaben in mg B/kg lufttrockener Boden

Anmoor und Moor < 0,15 0,15 – 0,25 > 0,25

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�

4 Bor im Rapsanbau

Raps (Brassica napus) wird seit dem 14. Jahrhundert in Deutschland angebaut und ist hier bis

heute die Ölfrucht Nummer eins. Die Anbaufläche ist in den letzten Jahrzehnten rapide angestie-

gen. Während Anfang der 1980er Jahre gerade mal 20000 Hektar angebaut wurden, stieg die

Anbaufläche bis 2009 auf 1,5 Millionen Hektar. Innerhalb der Europäischen Union war Deutsch-

land im Erntejahr 2008/09 mit etwa 5,2 Millionen Tonnen Raps Spitzenreiter (BMELV, 2009).

Im Jahr 2007 wurden dreiviertel des in Deutschland erzeugten Rapsöls zur Erzeugung von Bio-

kraftstoffen oder zur Verwendung in der Industrie genutzt (Goldhofer/Schmid, 2008). Mecklen-

burg-Vorpommern dominiert den Rapsanbau in Deutschland. Im Jahr 2009 wurden 244.800

Hektar angebaut, das entspricht fast 23 % des Ackerlandes. Im Durchschnitt wurden etwas mehr

als 45 Dezitonnen je Hektar geerntet (Makowski/Gienapp, 2009). Um diese hohen Erträge im

Rapsanbau auch langfristig zu erzielen, bedarf es einer ausreichenden und angepassten Versor-

gung der Pflanzen mit Nährstoffen, auch mit Bor.

4.1 Bedeutung des Bors im Rapsanbau

Mögliche Auswirkungen auf das Wachstum und den Ertrag von Rapsbeständen hängen von der

im Boden vorhandenen Menge des Bors und dessen Löslichkeit, dem Nährstoffgehalt in der

Rapspflanze und von einer optimalen und bedarfsgerechten Borgabe ab.

Nach Bergmann (1993) können die einzelnen Kulturen je nach ihrer Borbedürftigkeit in drei

Gruppen eingeteilt werden. Die erste Gruppe beinhaltet die Kulturen mit einem geringen, die

zweite die Kulturen mit einem mittleren und die dritte Gruppe die Kulturen mit einem hohen

Borbedarf. Raps steht in der dritten Gruppe. Er gehört zu den Nutzpflanzen, die eine hohe Bor-

bedürftigkeit haben. Für eine optimale Entwicklung sind die Rapspflanzen mit einem Borgehalt

von 40 bis 70 ppm i.d. TS ausreichend versorgt (Bergmann, 1993).

Ein guter Rapsbestand nimmt während der Vegetationszeit etwa 350 bis 500g B/ha*a aus dem

Boden auf (K+S, 2008). Die Getreidearten haben einen Borbedarf, der nur circa 1/10 des Bedarfs

des Rapses entspricht. Auf Grund dieser Unterschiede in der Bedürftigkeit wird ersichtlich, dass

Bor bei der Entwicklung und dem Wachstum der Rapspflanze eine große Bedeutung zukommt.

Es hat Einfluss auf die Zellbildung und Zelldifferenzierung, sowie auf die Zellwandbildung. Bor

ist für die Funktionsfähigkeit der Membranen wichtig. Weiterhin erhöht es die Enzymaktivität,

reguliert den Energiehaushalt und hat Einfluss auf den Kohlenhydratstoffwechsel. Weitere wich-

tige Funktionen erfüllt Bor in der Eiweiß- und Nukleinsäuresynthese, im Stofftransport und bei

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der Blütenbildung, Pollenkeimung und im Fruchtansatz. Besonders hoch ist der Borbedarf in der

Zeit des größten Blattwachstums (BBCH 21-29), während der Blühperiode (BBCH 61-69) und

zum Zeitpunkt des Fruchtansatzes (BBCH 71-79). Die reproduktiven Organe, wie Antheren,

Narben, Griffel und Fruchtknoten sind besonders reich an Bor. Durch die Ausbildung von Pek-

tin-Borat-Komplexen soll das vorzeitige Platzten der Pollenschläuche und damit deren Wach-

stum einschließlich der Befruchtungsvorgänge gefördert werden. Weiterhin wird die Samenbil-

dung gefördert und das Abfallen der Fruchtknoten verhindert. Durch einen optimalen Borgehalt

in der Pflanze kann während der Samenbildung der Anteil an tauben Samen vermindert werden

(Bergmann, 1993; Neumayer, 2009).

Die pflanzenverfügbaren Bodenborgehalte sollten nach der CAT-Untersuchungsmethode in

leichten Böden 0,2 – 0,5 mg B/kg Boden und in schweren Böden 0,25 – 1,2 mg B/kg Boden

nicht unterschreiten, da es sonst zum Mangel in den Rapspflanzen kommen kann (K+S, 2008).

Nach Haberland (2005) kann ein Mangelrisiko im Rapsanbau schnell auftreten. Bormangel kann

Ertragsausfälle von bis zu 30 % verursachen, wobei akuter Mangel mit deutlichen Sympto-

mausprägungen eher selten der Fall ist. Häufiger zu finden ist latenter Mangel, das heißt, dass

Schädigungen an den Pflanzen von außen noch nicht zu erkennen sind, obwohl Wachstum und

Entwicklung bereits eingeschränkt sind. Bormangel ist in wüchsigen Beständen oft nur schwer

zu erkennen, da Aufhellungen und Deformationen zuerst an den jüngeren, noch kleinen Blättern

sichtbar werden. Nach Bergmann (1993) zeigt Raps, je nach dem wann der Mangel auftritt, ein

mehr oder weniger gestauchtes Wachstum, was als „Sitzenbleiben des Rapses“ bezeichnet wird.

Oft sind die Blattränder der jüngeren Blätter gerollt (s. Abb. 7, S. 29) und die Blätter selbst leicht

aufgehellt. Bei fortgeschrittenem Mangel sind die neugebildeten Blätter oft verformt und die

Blattstiele weisen Risse auf. Es kann zur Ausbildung von Chlorosen und Nekrosen kommen. Die

Nerven- und Blattspreitenentwicklung ist reduziert, sodass die fast nur aus Mittelrippe bestehen-

den Blätter dunkler erscheinen. An den älteren Blättern sind oftmals rot-violette Verfärbungen

(s. Abb. 7, S. 29) an der Blattunterseite und am Blattrand sichtbar (Hege, 2003). Die betont kur-

zen und im Längenwachstum gehemmten Pflanzen haben häufig hohle oder bräunliche, glasige,

verdickte Stängel (s. Abb. 8, S. 29) mit nekrotischen Narben und Rissen. Nach dem Aufschnei-

den der Pflanze sind häufig Verbräunungen am Wurzelhals zu erkennen. Im Zentralzylinder der

Wurzeln kann es zur Bildung von Hohlräumen kommen, sodass der Assimilatetransport einge-

schränkt ist. Auch Verwachsungen und Verkorkungen sind möglich (Ernert, 2005).

Bormangel hat auch negativen Einfluss auf die Blütenbildung. Die Blüten werden nicht oder nur

verkümmert ausgebildet (s. Abb. 9, S. 29). Der Blütenstand kann in Folge von Mangel gedrun-

gen und unregelmäßig sein und entwickelt darauf hin nur wenige, missgestaltete und nicht fertile

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(unfruchtbare) Einzelblüten. Bei nur schwachem Mangel entwickeln sich zwar Blüten und Sa-

men, doch sind die jüngsten Schoten verkümmert, nicht ausgebildet oder samenlos (s. Abb. 10).

Abbildung 7 Abbildung 8

Bormangel bei Raps (Brassica napus); Bormangel bei Raps (Brassica napus);

Symptome: eingerollte jüngere Blätter und Symptome: verdickte Stängel und Blattstiele mit zum Teil verkork-

rot-violette Verfärbung von Unterseite und ten Längsrissen, Verbräunungen und Hohlräumen (Quelle: Amt

Rand eines älteren Blattes für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten Roth, 2009)

(Quelle: KWS, 2008)

Abbildung 10

Bormangel bei Raps (Brassica napus)

Symptome: zum Teil verkümmerte und samenlose

Schoten (Quelle: KWS, 2008)

Abbildung 9

Bormangel bei Raps (Brassica napus)

Symptome: gehemmte und verkümmerte

Blütenbildung (Quelle: Bergmann, 1993)

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Alle diese Veränderungen an den einzelnen Organen der Rapspflanzen, die durch Bormangel

entstehen können, wirken sich ab einer bestimmten Ausprägungshöhe auch auf den Ertrag aus.

Besonders ertragsmindernd kann ein Mangel in der Zeit der größten Blattmasseentwicklung

(BBCH 21-29), der Blüte (BBCH 61-69) und des Fruchtansatzes (BBCH 71-79) sein. Der Bor-

gehalt für den Ertragsgrenzwert beträgt nach Bergmann (1993) und Hege (2003), 30 ppm i.d. TS

für die jüngeren und 40 ppm i.d. TS für die älteren Blätter. Unterhalb dieser Pflanzengehalte

muss mit Ertragsverlusten gerechnet werden.

Raps hat eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Bor. Er gehört zu den Pflanzen, die hohe Bor-

konzentrationen tolerieren. Borüberschussschäden sind nur sehr selten im Rapsanbau zu beo-

bachten. Trotzdem kann es auf vor allem schweren Böden mit einem sehr hohen Anteil an pflan-

zenverfügbarem Bor zu Toxizität in den Rapspflanzen kommen. Dies ist hauptsächlich der Fall,

wenn gut versorgte Böden zusätzlich und dauerhaft mit borhaltigem Wasser beregnet werden,

oder wenn zu hohe Bordüngergaben verabreicht wurden. Bei der Bewässerung mit Wasser, das 1

bis 2 mg B/l enthält, wird dem Boden bei 100 l/m2 bereits eine Menge von 1 bis 2 kg B/ha zuge-

führt, was einer Borgabe zur Verhinderung von Bormangel entspricht. Auch bei hohen Borent-

zügen von 350 bis 500g B/ha*a durch den Raps, der aber nur alle drei bis vier Jahre in der

Fruchtfolge angebaut werden sollte, führt dies langfristig zu Borüberschuss im Boden und somit

auch in den Pflanzen (Hege, 2003). Die Überschusssymptome sind nach Bergmann (1993) zuerst

an den Spitzen und Rändern der älteren Blätter zu sehen. Diese verfärben sich mehr oder weni-

ger hell- bis dunkelbraun und weisen ein fleckiges Muster auf. Später fließen die Flecken zu-

sammen und die Blätter zeigen auf Grund der Absterbeerscheinungen, Kräuselungen und/oder

Blattrandverkrümmungen auf. In Versuchen von Abercron (Bergmann, 1993) wurde bei Raps

ein Rückgang des Samenertrages bei 190 ppm B i.d. TS der jüngeren Blätter beobachtet, was in

etwa der vier- bis fünffachen Menge des optimalen Borgehaltes entspricht. Die Reduzierung der

Pflanzenmasse trat erst bei über 300 ppm B i.d. TS der jüngeren Blätter ein.

Der Bereich zwischen Mangel und Toxizität (30 bis 300 ppm i.d. TS) ist beim Raps um ein Viel-

faches größer als bei Getreide. Trotzdem muss auch im Rapsanbau auf eine optimale Borversor-

gung geachtet werden, um die Ertragsverluste so gering wie möglich zu halten.

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4.2 Bordüngung

Die Düngung mit hochkonzentrierten Einzeldüngern sichert die Versorgung der Böden und der

Rapspflanzen mit Hauptnährstoffen. Die Mikronährstoffe, auch Bor, geraten durch die hohen

Nährstoffgehalte einiger Makronährstoffe oft ins Minimum. Die Borverfügbarkeit wird beson-

ders durch hohe Kalk- und Magnesiumgaben und -gehalte eingeschränkt (s. Punkt 3.2). Außer-

dem spielen Trockenheit und Niederschläge eine große Rolle, da Bor stärker festgelegt bzw.

leicht ausgewaschen werden kann. Um also eine optimale Versorgung bei einem oft hohen An-

teil an Raps in der Fruchtfolge (bis zu 33 %) und hohen Erträgen bis über 50 dt/ha zu erzielen, ist

eine Bordüngung unerlässlich (Haberland, 2005). Die Düngung kann als Boden- oder Blattdün-

gung ausgeführt werden, wobei der Bodenborgehalt in der Gehaltsklasse C (anzustrebender Ge-

halt) liegen soll.

4.2.1 Bodendüngung

Durch die Bodendüngung soll in erster Linie dem Boden wieder pflanzenverfügbares Bor zuge-

führt werden, um langfristig einen optimalen Bodenborgehalt zu erzielen. Deshalb wird diese

Düngungsmethode hauptsächlich zur Vorratsdüngung angewendet und sollte nur zu borans-

pruchsvollen Kulturen wie Raps und anderen eingesetzt werden, da Borgaben bei weniger borin-

tensiven Pflanzen zu Toxizität führen können (Schweder et al., 2004).

Die Bodendüngung soll den oberen Bereich des durchwurzelbaren Raumes (Krume) mit Bor

versorgen, damit den Pflanzen genug Bor für Wachstum und Entwicklung zur Verfügung steht

(Baumgärtel et al., 2006). Sie ist vor allem notwendig, wenn der Boden nach einer Bodenunter-

suchung in die Gehaltsklasse A (niedrig/sehr niedrig) eingeteilt, also unterversorgt ist. Hier eig-

nen sich hochkonzentrierte Bordünger oder mikronährstoffhaltige Bodendünger. Maßnahmen zur

Erhöhung des Bodenborgehaltes erfolgen in der Regel vor der Aussaat (Baumgärtel et al., 2006;

Haberland, 2005). Die Ausbringmenge für eine Bodendüngung sollte sich nach der Bodenart und

dem Versorgungszustand des Bodens richten, da dann sowohl der Entzug durch die Rapspflan-

zen als auch eine Anhebung des Borgehaltes auf die Gehaltsklasse C im Boden abgesichert ist

(Haberland 2005). Eine Bodenborgabe bezieht sich dabei auf einen Wirkungszeitraum von drei

bis vier Jahren. Bei einer Düngung wird in der Regel zu Raps, der in der Fruchtfolge höchstens

alle drei Jahre angebaut werden sollte, je nach Bodenart und Versorgungszustand des Bodens 1

bis 2 kg B/ha (s. Tab. 6, S. 32) gedüngt (Schweder et al., 2004; Zorn, 2008).

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Da ein Rapsbestand dem Boden aber nur etwa 350 bis 500 g B/ha*a entzieht, ist es nach Zorn

(2008) vorteilhaft, wenn in einer Fruchtfolge neben Raps noch eine andere Kultur mit einem

hohen Borbedarf angebaut wird, weil es sonst langfristig durch zu hohe Borgaben zu einem

Überschuss im Boden kommen kann.

Tabelle 6

Empfehlung zur Bodendüngung mit Bor im Rapsanbau (n. Schweder et al., 2004)

Bodenart Gehaltsklasse Bordüngung kg/ha für Raps

Sand

schwach lehmiger Sand

A 1,5

C 1 – 1,5

E 0

stark lehmiger Sand

sandiger/schluffiger Lehm

A 2

C 1 – 2

E 0

toniger Lehm bis Ton

A 2

C 1 – 2

E 0

Wirkungsdauer einer Bodendüngung beträgt 3 Jahre

Auch auf Böden, die in den Gehaltsstufen C und E einen niedrigen und mittleren Borbedarf auf-

weisen, kann zur bedarfsgerechten Düngung im Raps eine Bodendüngung durchgeführt werden.

Hier ist der Einsatz von mineralischen Mehrnähstoffdüngern von Vorteil. Diese Dünger sind

beispielsweise NPK-, PK-, oder N-Dünger mit teilweise veränderten Formulierungen der Haupt-

nährstoffe und beinhalten zusätzlich Bor und/oder andere Mikronährstoffe (Haberland, 2005).

Organische Dünger, wie Rinder-, Hühner-, Schweinegülle und Rinderdung enthalten auch Bor,

aber die Mengen sind mit 2 bis 6 g B/m3 oder t für eine Bordüngung im Raps nicht ausreichend.

Nach Haberland (2005) haben sich wasserlösliche Dünger wie Ammonsulfatsalpeter +Bor (0,3

% B), Nitrophoska perfect (0,02 % B), Hakaphos (0,01 % Bor) und andere Dünger bewährt. Die

in diesen Düngern enthaltenen Mengen an Bor sind für eine Erhaltungsdüngung im Raps ausrei-

chend. Der Vorteil ist, dass hauptsächlich während der Stickstoffdüngung im Frühjahr, zur Zeit

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des größten Blattwachstums (BBCH 21-29), auch gleichzeitig Bor ausgebracht werden kann.

Nachteilig ist allerdings, dass in den Boden gebrachtes Bor durch einen hohen pH-Wert oder

Trockenheit leicht festgelegt werden kann und dann nicht mehr pflanzenverfügbar ist (Baumgär-

tel, 2006). Dies ist besonders während des größten Blattwachstums (BBCH 21-29), der Blüte

(BBCH 61-69) und des Schotenansatzes (BBCH 71-79) von Nachteil, da zu diesen Zeitpunkten

die größten Mengen an Bor benötigt werden (Bergmann, 1993).

4.2.2 Blattdüngung

Trotz der in Punkt 4.2.1 angegebenen Nachteile der Bodendüngung, stellt diese aber in erster

Linie die Versorgung der Pflanzen mit Bor sicher. Neben der Bodendüngung besteht im Rapsan-

bau auch die Möglichkeit, den Bedarf an Bor, insbesondere bei einer schlechten Borversorgung

über den Boden, sei es durch trockene Witterung oder schlechte Standortfaktoren und daraus

resultierender verminderter Verfügbarkeit, durch eine Blattdüngung zu decken. Die Bor-

Blattdüngung hat sich in der heutigen Zeit im Rapsanbau durchgesetzt (Schweder et al., 2004;

Zorn, 2008).

Um besonders in den Stadien des höchsten Borbedarfs einem Mangel und eventuellen Ertrags-

ausfällen vorzubeugen, wird in den meisten Betrieben mittels der Blattdüngung während der

Pflanzenschutzmaßnahmen zusätzlich Bor ausgebracht (Haberland, 2005). Durch die Blattdün-

gung kann kurzfristig und gezielt auf sichtbare Bormangelerscheinungen an den Rapspflanzen

reagiert werden. Tritt Bormangel bereits im Herbst auf, kann nach Ernert (2005) bereits eine

Gabe von 200 g B/ha während des 5-6-Blattstadiums (BBCH 22/23) gegeben werden, um diesen

zu beseitigen. Nach Schweder et al. (2004) ist bei der Borblattspritzung zu beachten, dass die

Maßnahmen in Zeiten bzw. in Entwicklungsstadien erfolgen müssen, in denen der Raps einen

hohen Bedarf und somit auch ein gutes Verwertungsvermögen hat. Vornehmlich werden Blatt-

düngungen deshalb im Frühjahr zum Ende des Schossens (BBCH 39), im Knospenstadium

(BBCH 51-59), maximal bis zur Vollblüte (BBCH 61) durchgeführt. Die Bordüngung kann zu

diesen Zeitpunkten gut mit einer Wachstumsregler- oder Insektizidmaßnahme kombiniert wer-

den und ist besonders bei einer unzureichenden Versorgung über den Boden wichtig, damit kein

Mangel eintritt (Ernert, 2005; Haberland, 2005; Makowski/Gienapp, 2005).

Um eine Düngewirkung zu erreichen, muss bei der Applikation eine Mindestmenge auf die Blät-

ter der Rapspflanzen gelangen. Das bedeutet, es muss auch genügend Blattfläche vorhanden sein.

Nach Schweder et al. (2004) und Ernert (2005) ist der Raps bei einem optimalen Bodenborgehalt

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von 0,15 bis 0,70 mg B/kg Boden (Gehaltsstufe C) je nach Bodenart, mit Düngermengen von

insgesamt 300 bis 500 g B/ha*a durch eine Blattdüngung ausreichend versorgt. Auf Grund der

schlechten Verlagerbarkeit des Bors in der Pflanze sollten die höheren Mengen gesplittet wer-

den, was in der Praxis in der Regel auch gemacht wird. Außerdem können hohe Gaben zu Bor-

toxizität in den Pflanzen führen.

Nach Haberland (2005) können Borblattspritzungen mit Einzel- oder Kombinationsdüngern

durchgeführt werden. Das enthaltene Bor ist wasserlöslich. Einzeldünger, wie zum Beispiel Bo-

rax mit einem Borgehalt von 11 %, Solubor DF mit 17,5 % Bor, oder Folicin Bor, das ebenfalls

17,5 % Bor enthält, eignen sich zur Erhaltungsdüngung, aber auch zur Beseitigung von akutem

Bormangel (Baumgärtel et al., 2006). Um den Borentzug aus dem Boden durch die Rapspflanzen

zu decken, müssen von diesen Einzeldüngern insgesamt Mengen von etwa 2 bis 5 kg/ha ausgeb-

racht werden. Die Kombinationsdünger werden vor allem dann im Rapsanbau ausgebracht, wenn

neben Bor auch Bedarf an anderen Nährstoffen besteht, denn sie enthalten unter anderem auch

N, Mn, Mo, Zn, Mg, S und weitere Elemente (je nach Hersteller). Kombinationsdünger sind zum

Beispiel Folicin-Bor-Plus-flüssig mit einem Borgehalt von 10,5 %, Nutribor mit 8 % Bor und

Epso Microtop mit einem Borgehalt von 1 %. Die Aufwandmengen betragen zwischen 3 und 6

kg bzw. l/ha, je nach Düngemittel und Versorgungszustand des Rapsbestandes (Haberland,

2005).

Wie bereits erwähnt, werden Blattdüngungsmaßnahmen häufig mehrfach während der Bedarfs-

phasen ausgebracht. Durch ungünstige Witterung (Niederschlag) nach der Applikation kann es

sein, dass eine Düngung erneut ausgeführt werden muss, da das ausgebrachte Bor abgewaschen

wurde. Um eine bessere Haftung an den Blättern zu erzielen und die Abwaschung zu verringern,

können die meisten Blattdünger auch in Verbindung mit Ammonium-Nitrat-Harnstofflösung

(AHL) ausgebracht werden (Schweder et al., 2004). Die Verwendung von AHL ist auch von

Vorteil, wenn die Blattmasse des Rapses noch gering ist, Bor aber auf Grund einer Unterversor-

gung ausgebracht werden muss, da eine größere Menge an den Blättern haften bleibt (Hege,

2003).

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�

4.3 Einfluss der Bordüngung auf den Ertrag

Raps hat einen hohen Borbedarf, deshalb kommt zum Erreichen hoher und stabiler Erträge der

bedarfsgerechten Borernährung große Bedeutung zu. Der Einfluss von Bor auf den Samenertrag

bei Raps wurde in zahlreichen Feldversuchen untersucht. Nach Makowski und Gienapp (2005)

führt eine Bordüngung auf Mangelstandorten, oder Böden mit einer eingeschränkten Pflanzen-

verfügbarkeit, zu Mehrerträgen. Auf solchen Standorten konnte durch Blattspritzungen zu den

Zeitpunkten des größten Borbedarfs (s. Punkt 4.1) der relative Kornertrag um bis zu 18 % ge-

steigert werden (s. Tab. 7). Auf Böden, in denen dem Rapsbestand genügend aufnehmbares Bor

zur Verfügung steht, wird durch eine zusätzliche Düngung kein Mehrertrag erzielt. Zusätzliche

Borgaben können sogar zu einem Überschuss in den Pflanzen führen, wodurch der Ertrag nega-

tiv beeinflusst werden kann.

Tabelle 7

Zeitpunkt der Bordüngung und Einfluss auf den relativen Kornertrag (n. Makowski/Gienapp,

2005)

Applikationszeitpunkt Kornertrag relativ

ohne Blattdüngung 100

Rosettenstadium/Knospenstadium klein 102

Knospenstadium mittel 98

Knospenstadium groß 99

Blühbeginn 118

Vollblüte 111

In Tabelle 7 wird auch ersichtlich, dass Düngungsmaßnahmen im Knospenstadium, die zu spät

ausgeführt wurden, zu einem geringen Minderertrag von 1 bis 2% führen.

Auch das ehemalige Institut für Pflanzenernährung Jena untersuchte den Einfluss der Bordün-

gung in Verbindung mit der Ertragsentwicklung. Die Versuchsstandorte wiesen nach Bodenun-

tersuchungen sehr niedrige bis mittlere Borgehalte auf. Durchgeführte Blatt- und Bodendün-

gungsmaßnahmen brachten einen Ertragsanstieg. Dieser lag im Mittel zwischen 2,2 und 2,3 dt/ha

(Zorn, 2008).

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In Versuchen von Abercron (Bergmann, 1993) war bei ausreichend versorgten Rapspflanzen, im

Gegensatz zu unterversorgten, ein erhöhtes Ertragspotenzial, vor allem an den Haupttrieben zu

erkennen. Nach einer Bodendüngung wurde gegenüber unterversorgten Rapspflanzen eine er-

höhte Anzahl an „großen Schoten“ festgestellt. Die Kornanzahl je Schote war im Durchschnitt

um etwa 20 % erhöht. Die Ertragskomponenten „Anzahl der Schoten je Pflanze“ und „Anzahl

der Samen je Schote“ werden durch eine ausreichende Borversorgung am stärksten positiv be-

einflusst (Bergmann, 1993).

Abschließend kann also gesagt werden, dass die Bordüngung, vor allem in den Stadien des größ-

ten Bedarfs (s. Punkt 4.1), einen positiven Einfluss auf den Ertrag hat, denn in allen Versuchen

waren die Erträge bei einer optimalen Versorgung der Rapspflanzen höher, als bei einer schlech-

ten Versorgung. Steht dem Raps allerdings im Boden in allen Entwicklungsstadien genügend

aufnahmefähiges Bor zur Verfügung, werden durch eine Düngung keine Mehrerträge erzielt

(Makowski/Gienapp, 2005).

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5 Fazit

Bor ist ein für alle Pflanzen unentbehrlicher Nährstoff, der durch kein anderes Element ersetzt

werden kann. Es erfüllt lebenswichtige Funktionen in den Pflanzen. Bei unzureichender Versor-

gung kommt es in der Regel zu Wachstums- und Entwicklungsstörungen und im schlimmsten

Fall zum Absterben der Pflanze. Andererseits können auch zu hohe Borgehalte die Pflanzen

schädigen, sodass die Funktionsfähigkeit ebenfalls eingeschränkt wird.

In der heutigen Landwirtschaft hat die Borversorgung, anders als noch vor 50 Jahren, einen ho-

hen Stellenwert eingenommen. Von besonderer Bedeutung ist sie im Anbau von Dikotyledonen,

da diese einen höheren Bedarf haben als die Monokotyledonen. So ist der Borverbrauch auf

Grund der Entwicklung neuer, deutlich ertragsreicherer Nutzpflanzen angestiegen. Raps, Zucker-

und Futterrüben, Sonnenblumen, Mais und Kartoffeln haben einen bis zu zehnmal höheren Bor-

bedarf als Weizen und Gerste.

Beim Anbau borintensiver Früchte muss vor allem der Versorgung über den Boden besonderes

Augenmerk geschenkt werden, da die Verfügbarkeit durch viele Faktoren beeinflusst wird. Ist

das Nachlieferungsvermögen an pflanzennutzbarem Bor aus dem Boden zu gering, sei es durch

zu niedrige Bodenborgehalte, oder schlechte Standortfaktoren, können durch eine Düngung

Mehrerträge erzielt werden. In vielen Rapsanbauversuchen wurden durch Düngungsmaßnahmen

auf schlecht versorgten Böden deutliche Mehrerträge erzielt, wenn die Maßnahmen zum richti-

gen Zeitpunkt durchgeführt wurden.

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6 Zusammenfassung der Arbeit

In der vorliegenden Arbeit wird die Bedeutung des Spurennährstoffs Bor, vor allem für die

Pflanzenentwicklung, und die Verfügbarkeit in landwirtschaftlich genutzten Böden dargelegt.

Weiterhin wird speziell auf die Notwendigkeit des Bors für den Rapsanbau eingegangen.

Reines Bor wurde erstmals 1808 gewonnen. Erste Versuche im 19. Jh. mit diesem Element zeig-

ten, dass die Pflanzen durch die Zugabe von Bor geschädigt wurden, weil die verabreichten

Mengen in den Versuchen viel zu hoch angesetzt waren. Bor wurde zu dieser Zeit als giftiges

Element angesehen. In der Natur ist es in allen Gesteinen, Böden und Gewässern enthalten, wo-

bei die Gehalte sehr stark variieren.

In der Pflanzenernährung erfüllt Bor wichtige Funktionen im Stickstoff- und Kohlenhydratstoff-

wechsel, beim Aufbau von Zellwand und Zellmembran, sowie bei der Blüten- und Fruchtbil-

dung. Der Borbedarf der Ackerkulturen beträgt zwischen 50 und 500 g B/ha*a, wobei die Diko-

tyledonen deutlich größere Mengen benötigen als die Monokotyledonen. Durch eine unzurei-

chende Versorgung kann es zu Mangel in den Pflanzen kommen, was zur Einschränkung vieler

Funktionen und im schlimmsten Fall zum Absterben führt. Auch eine überhöhte Versorgung

(Toxizität) kann Wachstums- und Entwicklungsstörungen hervorrufen.

Der überwiegende Teil des Bors wird von den Pflanzen aus dem Boden aufgenommen. Im Bo-

den ist der Gehalt an pflanzenverfügbarem Bor von vielen unterschiedlichen Faktoren wie pH-

Wert, Ton- und Humusgehalt, Wasserverfügbarkeit und den Gehalten von Calcium, Eisen, Mag-

nesium und Aluminium abhängig. Diese können die Verfügbarkeit sowohl positiv, als auch ne-

gativ beeinflussen. Die optimalen Bodenborgehalte nach der CAT-Methode betragen je nach

Bodenart zwischen 0,15 mg B/kg Boden (auf Sandboden) und 0,7 mg B/kg Boden (auf

Lehm/Ton).

Raps zählt zu den borintensiven Pflanzen. Er entzieht dem Boden bis zu 500 g B/ha*a, was in

etwa der zehnfachen Menge des Entzuges eines Weizenbestandes entspricht. Deshalb kommt der

Borversorgung im Rapsanbau eine große Bedeutung zu. Durch den in der heutigen Zeit hohen

Anteil an Raps in der Fruchtfolge kann in Verbindung mit einer schlechten Versorgung des

Ackerbodens schnell Bormangel im Bestand auftreten, welcher Ertragseinbußen zur Folge haben

kann. Um dies zu vermeiden, werden in der Regel Düngungsmaßnahmen durchgeführt. Mit der

Bodendüngung soll der Gehalt an pflanzenverfügbarem Bor in der Ackerkrume angehoben wer-

den. Die Blattdüngung kann die Versorgung sichern, wenn die Nachlieferung aus dem Boden

nur eingeschränkt möglich ist. Sie hat den Vorteil, dass sie zusammen mit Pflanzenschutzmaß-

nahmen durchgeführt werden kann. Düngungsmaßnahmen haben aber nur positiven Einfluss auf

� 39

�

den Ertrag, wenn der Boden unterversorgt ist und den Pflanzen rechtzeitig Bor zur Verfügung

gestellt wird.

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�

7 Literaturverzeichnis

7.1 Bücher und Zeitschriften

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Neumayer, I.: Hohe Rapserträge – ein Zusammenspiel vieler Faktoren. 31.03.2009

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http://www.syngenta.de/syngenta_infos/pdf_dateien/raps/mikronaehrstoffe.pdf. 05.01.2010

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8 Eidesstattliche Erklärung

Ich erkläre hiermit an Eides statt, dass ich die vorliegende Bachelor-Studienarbeit selbständig und nur unter Verwendung der angegebenen Literatur und Hilfsmittel angefertigt habe. Die Ar-beit wurde bisher in gleicher oder ähnlicher Form keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und auch nicht weiter veröffentlicht. Ich bin damit einverstanden, dass meine Bachelorarbeit in der Hochschulbibliothek eingestellt und damit der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wird. Vitense, den 25. Februar 2010 Hans-Martin Lüth